(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-04-05
(54)【発明の名称】流体加熱制御のためのシステム及び方法
(51)【国際特許分類】
B05B 7/16 20060101AFI20230329BHJP
B05B 7/04 20060101ALI20230329BHJP
B05B 7/12 20060101ALI20230329BHJP
【FI】
B05B7/16
B05B7/04
B05B7/12
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022548921
(86)(22)【出願日】2021-02-12
(85)【翻訳文提出日】2022-09-13
(86)【国際出願番号】 US2021017881
(87)【国際公開番号】W WO2021163505
(87)【国際公開日】2021-08-19
(32)【優先日】2020-02-12
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】515198670
【氏名又は名称】カーライル フルイド テクノロジーズ,リミティド ライアビリティ カンパニー
(74)【代理人】
【識別番号】100099759
【氏名又は名称】青木 篤
(74)【代理人】
【識別番号】100123582
【氏名又は名称】三橋 真二
(74)【代理人】
【識別番号】100092624
【氏名又は名称】鶴田 準一
(74)【代理人】
【識別番号】100114018
【氏名又は名称】南山 知広
(74)【代理人】
【識別番号】100153729
【氏名又は名称】森本 有一
(72)【発明者】
【氏名】エリック ジュリアス ドナルドソン
【テーマコード(参考)】
4F033
【Fターム(参考)】
4F033QA01
4F033QB03X
4F033QB17
4F033QB18
4F033QD02
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4F033QK27X
(57)【要約】
多成分流体送達システムは、加熱システムを含む。加熱システムは、外部の加熱要素に結合される(例えば、電気を介して電力供給される)高伝導率流体熱交換マニホールドに基づく改良された流体予熱システムを含む。これらの技術は、流体を加熱するためにより多くの表面積を提供することができ、流体通路の外部にあり、サービス又は交換をはるかに容易にする。これらの技術は、カートリッジ・ヒーターよりも低い内部温度で作動するエッチングされたフォイル又は巻線型の加熱要素を利用することができ、したがって、本質的により信頼性の高いものとすることができる。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1成分の流体と第2成分の流体の混合物を噴霧するように構成されたスプレーガンと、
前記第1成分の流体を供給するように構成された第1成分の流体源と、
前記第2成分の流体を供給するように構成された第2流体源と、
前記第1成分の流体に熱を供給するように構成された第1熱交換器と、
前記第2成分の流体に熱を供給するように構成された第2熱交換器とを備えるシステムであって、
前記第1熱交換器は、第1導管に熱を供給することによって前記第1成分の流体に熱を供給するように構成され、前記第1導管は、前記第1成分の流体源と前記スプレーガンとの間にあり、前記第1導管は、前記第1成分の流体源と流体連通しており、前記システムは、前記第1成分の流体と第2成分の流体とを混合するように構成されている、システム。
【請求項2】
請求項1に記載のシステムであって、前記第2熱交換器は、先端を第2導管に設けることによって、前記第2成分の流体に熱を供給するように構成され、前記第2導管は、前記第1成分の流体源と前記スプレーガンとの間にあり、前記第2導管は、前記第2流体源と流体連通している、システム。
【請求項3】
前記第1熱交換器は、前記第1導管と熱的に連通しており、前記第1導管によって前記流体成分の流体から機械的に分離されており、前記第2熱交換器は、前記第2導管と熱的に連通しており、前記第2導管によって前記第2成分の流体から機械的に分離されている、請求項2に記載のシステム。
【請求項4】
前記第1熱交換器及び第2熱交換器は、制御システムによって独立して制御される、請求項2に記載のシステム。
【請求項5】
前記制御システムは、第1ポンプ及び第2ポンプを独立して制御するように構成される、請求項4に記載のシステム。
【請求項6】
前記制御システムは、第1ポンプモータ制御器との電気通信によって前記第1ポンプを制御するように構成され、前記制御システムは、第2ポンプモータ制御器との電気通信によって前記第2ポンプを制御するように構成される、請求項5に記載のシステム。
【請求項7】
前記制御システムは、第1ポンプの滑り及び第2ポンプの滑りを検出するように構成される、請求項5に記載のシステム。
【請求項8】
前記制御システムは、前記第1成分の流体と前記第2成分の流体との比を維持するように構成され、前記第1成分の流体と前記第2成分の流体との前記比は、制御システムのインターフェースにおいて事前に設定される、請求項7に記載のシステム。
【請求項9】
前記第1成分の流体と前記第2成分の流体との比が、重量又は体積に基づいて選択的に維持され得る、請求項8に記載のシステム。
【請求項10】
第3熱交換器及び第4熱交換器をさらに備え、前記第1ポンプは前記第1及び第3熱交換器の間にあり、前記第2ポンプは前記第2及び第4熱交換器の間にある、請求項5に記載のシステム。
【請求項11】
前記第1熱交換器及び前記第2熱交換器は、電気熱交換器である、請求項2に記載のシステム。
【請求項12】
前記第1熱交換器が、少なくとも1つの第1加熱要素と熱的に連通するエッチングされたフォイル又はワイヤのうちの少なくとも1つを含み、前記第2熱交換器が、少なくとも1つの第2加熱要素と熱的に連通するエッチングされたフォイル又はワイヤのうちの少なくとも1つを含む、請求項11に記載のシステム。
【請求項13】
前記第1成分の流体成分がイソシアネートを含み、前記第2流体成分が、ポリオール、難燃剤、発泡剤、アミン、金属触媒、又は界面活性剤のうちの少なくとも1つを含む、請求項2に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願の相互参照
【0002】
本出願は、2020年2月12日付で出願された「SYSTEMS AND METHODS FOR FUID HEATING AND CONTROL」と題された米国仮特許出願第62/975749号の継続であり、その優先権及び利益を主張し、この仮出願は本出願の譲受人に譲渡され、参照によって組み込まれている。
【背景技術】
【0003】
2つ以上の流体成分又は化合物が出力装置又は容器(例えば、スプレーガン、混合チャンバ、タンク、反応部位)に送達される多成分流体送達システムでは、流体成分送達の比率を利用して、プロセス出力を目的とする仕様に制御する。望ましい比率の例は、二液式スプレーポリウレタン発泡体(SPF)システムにおいて見出すことができ、このシステムでは、化学及び混合プロセスは、2つの流体成分又は化合物(A)及び(B)の制御された送達比率を(重量比又は体積比にて)1:1に指定することができる。流体A及び/又はBの加熱を改善することは有用であり得る。
【発明の概要】
【0004】
最初に請求された発明の範囲に相応する特定の実施形態を以下に要約する。このような実施形態は、請求された発明の技術的範囲を限定することを意図するものではなく、むしろ、このような実施形態は、本発明の可能な形態の簡単な概要を提供することのみを意図する。実際に、本発明は、以下に記載される実施形態と類似するか異なり得るさまざまな形態を包含することができる。
【0005】
本発明のこれら及び他の特徴、態様及び利点は、添付の図面を参照して以下の詳細な説明を読むことにより、更に良好に理解されるであろう。全図面を通して類似する特徴は類似する部品を示す:
【図面の簡単な説明】
【0006】
【
図1】
図1は、加熱システムを含む、多成分流体送達システム(例えば、SPFシステム)などのスプレー塗布システムの実施形態のブロック図である;
【0007】
【
図2】
図2は、
図1のスプレー塗布システムに含まれる加熱システムの実施形態のブロック図である;
【0008】
【
図3】
図3は、ヒーターの一実施形態を示す斜視図である;
【0009】
【
図4】
図4は、ヒーターの一実施形態を示す分解斜視図である;
【0010】
【
図5】
図5は、上記の図におけるヒーターのマニホールドアセンブリ部材の実施形態の更なる詳細を示す斜視図である;
【0011】
【
図6】
図6は、平行な導管の2つの列を示すマニホールドアセンブリ部材の一実施形態の正面図である;
【0012】
【
図7】
図7は、キャップ部材内のチャネルを示すヒーターの実施形態の分解斜視図である;
【0013】
【
図8】
図8は、チャネルの更なる詳細を伴う、
図7のキャップ部材の実施形態を示す正面図である;
【0014】
【
図9】
図9は、特定のチャネルに流体的に結合された入口及び出口を示す、側部部材の実施形態を示す背面図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
本発明の1つ以上の特定の実施形態について以下に記載する。このような実施形態の簡潔な説明を提供するようにしているため、実際の実施例の全特徴が本明細書に記載されていない場合がある。任意の工学プロジェクト又は設計プロジェクトのように、システム関連及びビジネス関連の制約の遵守など、開発者の特定の目標を達成するために、多くの実施例固有の決定を下す必要があることを理解されたい。この決定は、実施例ごとに異なる場合がある。更に、このような開発努力は、複雑かつ時間がかかる可能性も否定できないが、それにもかかわらず、本開示の利益を享受する当業者にとって、設計、製作及び製造の日常業務であろうことを理解されたい。
【0016】
本発明の様々な実施形態の要素を紹介するとき、冠詞「a」、「an」、「the」及び「said」は、1つ又は複数の要素が存在することを意味することを意図する。用語「備える(comprising)」、「含む(including)」、及び「有する(having)」は、包括的であることが意図され、列挙された要素以外の追加の要素が存在し得ることを意味する。
【0017】
本開示の実施形態は、例えば、特定の流体を予熱することによって、多成分流体送達システムの加熱を改善できるシステム及び方法を対象とする。多成分の流体の送達では、複数の成分又は合成物、例えば化合物を、特定の温度で出力装置又は容器(例えば、スプレーガン、混合チャンバ、タンク、反応部位)に送達してもよい。例えば、二液式スプレーポリウレタン発泡体(SPF)システムの場合、化学及び混合プロセスでは、所望の1つの温度(temperature)又は複数の温度(temperatures)(例えば、Aについて1つの温度及びBについて第2温度)における2つの流体成分(化合物A)及び(化合物B)の制御された送達及び/又は予熱を指定することができる。所望の温度(複数可)からの変動は、他の問題の中でもとりわけ、より低い収率(発泡体のポンド当たりの断熱値の低下)、未硬化の発泡体、脆い発泡体、過度の収縮をもたらす可能性がある。化合物A及び/又は化合物Bを特定の温度、例えば50°F~200°Fの間に維持することが有益であろう。
【0018】
SPFシステムで使用され得る複数の流体を提供する特定の技術では、A流体及びB流体を維持するための予熱システムを利用することができる。いくつかの流体送達システムでは、流体の加熱を使用して、材料の流れを妨げる粘性効果を低減することができる。流体加熱は、より最適なプロセス結果のために使用することもできる。流体加熱はまた、流体が反応及び/又は分配装置で混合されるときの圧力の均一性を改善するために、2つ以上の流体間の粘度をよりよく一致させるために使用され得る。加熱の例は、二液式スプレーポリウレタン発泡体(SPF)システムであり、これは、A流体及びB流体の両方に原料ヒーターを使用して、粘度及び粘度差を低減し、動力学的反応を開始し、スプレーガン混合チャンバ内の原料の混合を改善することができる。
【0019】
流体の予熱のための現在のアプローチには、以下が含まれる:1)流体と直接接触する「ヒートシンク」内の流路に挿入される電気ヒーター(例えば、カートリッジ・ヒーター、管状ヒーター)。2)流路を含むが、流体と直接接触していない高伝導性ヒートシンク(例えばアルミニウム)内に収容されているカートリッジ式又は管状スタイルのヒーター。3)船内の発電機エンジンからの熱い冷却液を使用する流体-流体熱交換器。4)流体のホース又はマニホールドに浸漬された電気加熱ケーブル。
【0020】
本明細書に記載される技術は、外部加熱要素(例えば、電気を介して給電される)に結合される高伝導率流体熱交換マニホールドに基づく改良された流体予熱システムを含む。これらの技術は、流体を加熱するためにより多くの表面積を提供することができ、流体通路の外部にあり、サービス又は交換をはるかに容易にする。これらの技術は、カートリッジ・ヒーターよりも低い内部温度で作動するエッチングされたフォイル(foil)又は巻線型(wire wound)の加熱要素を利用することができ、したがって、本質的により信頼性の高いものとすることができる。
【0021】
本明細書に記載の加熱技術を適用することができるシステムを説明することは有用であり得る。したがって、ここで
図1を参照すると、図は、1つ又は複数の液体ポンプ12、14を含むことができるスプレー塗布システム10の一実施形態を示すブロック図である。スプレー塗布システム10は、スプレー発泡体断熱材を塗布する際に使用される化学薬品などの様々な化学薬品を混合し、分配するのに適することが可能である。図示の実施形態では、化合物A及びBは、それぞれタンク16及び18に保管することができる。タンク16及び18は、導管又はホース20及び22を介してポンプ12及び14に流体的に連結することができる。スプレー塗布システム10の図示された実施形態は、混合及び噴霧に使用される2つの化合物を示すが、他の実施形態は、単一の化合物又は3つ、4つ、5つ、6つ、7つ、8つ以上の化合物を使用することができることを理解されたい。ポンプ12及び14は、独立して制御することができる。
【0022】
スプレー塗布システム10の動作中、ポンプ12、14には、それぞれモータ24、26によって機械的に動力を供給することができる。好ましい実施形態では、モータは電気モータとすることができる。しかし、内燃機関(例えば、ディーゼルエンジン)、空気圧モータ、又はこれらの組み合わせであってもよい。モータ制御器27及び29は、例えばプロセッサ40から送信される信号に基づいて、モータの起動/停止、ローディング、及び制御を行うために使用することができる。モータ24は、モータ26と同じタイプのものであっても、異なるタイプのものであってもよい。同様に、ポンプ12は、ポンプ14と同じタイプのものであっても、異なるタイプのものであってもよい。実際、本明細書に記載の技術は、複数のポンプ12、14、及び異なるタイプであり得る複数のモータ24、26と共に使用することができる。
【0023】
ポンプ12、14は、化合物A、Bをスプレーガンシステム28に移動させるのに適した流体力学的な力を提供する。より具体的には、化合物Aは、導管20を通ってポンプ12を通り、次いで加熱された導管30を通ってスプレーガンシステム28に入ることができる。同様に、化合物Bは、導管22を通ってポンプ14を通り、次いで加熱された導管32を通ってスプレーガンシステム28に入ることができる。加熱された導管30、32を加熱するために、加熱システム34を設けることができる。加熱システム34は、混合及び噴霧前に化合物A及びBを予熱し、混合及び噴霧の際に化合物A及びBを加熱するのに適した熱エネルギーを提供することができる。特定の実施形態では、加熱システム34は、流体マニホールド(熱交換器)システムの外側に積層状のサーモフォイル(thermofoil)の加熱要素を使用する予熱器を含むことができる。したがって、以下にさらに説明するように、より低い温度のヒーターをより大きな表面積及び流動長にわたって使用することができる。
【0024】
スプレーガンシステム28は、化合物A及びBを混合するための混合チャンバを備えることができる。スプレー発泡体断熱を用途とするために、化合物Aはイソシアネートを含むことができるのに対し、化合物Bは、ポリオール、難燃剤、発泡剤、アミン又は金属触媒、界面活性剤、及び他の化学物質を含むことができる。混合されると、発熱化学反応が起こり、発泡体35が目標物上に噴霧される。次いで、発泡体は、化合物A及びBに含まれる化学物質に基づいて、様々な熱抵抗(即ち、R値)での断熱特性を提供する。
【0025】
スプレー塗布システム10の制御は、制御システム36によって行うことができる。制御システム36は、産業用コントローラを含むことができ、したがってメモリ38及びプロセッサ40を含むことができる。プロセッサ40は、複数のマイクロプロセッサ、1つ又は複数の「汎用」マイクロプロセッサ、1つ又は複数の専用マイクロプロセッサ、1つ又は複数の特定用途向け集積回路(ASICS)、及び/又は1つ又は複数の縮小命令セット(RISC)プロセッサ、又はそれらの組合せを含むことができる。メモリ38は、ランダム・アクセス・メモリ(RAM)のような揮発性メモリ、及び/又はROM、ハード・ドライブ、メモリ・カード、メモリ・スティック(例えば、USBスティック)のような不揮発性メモリを含むことができる。メモリ38は、プロセッサ40によって実行可能であり、スプレー塗布システム10を制御するのに適したコンピュータプログラム又は命令を含むことができる。メモリ38は、プロセッサ40によって実行可能であり、ポンプ12、14の滑りを検出し、以下にさらに説明するように、滑りの存在下で化合物A及びBの所望の比率(例えば、1:1)を提供し続けるための比率制御動作を提供するのに適したコンピュータプログラム又は命令をさらに含むことができる。
【0026】
制御システム36は、1つ又は複数のセンサ42に通信可能に結合することができ、1つ又は複数のアクチュエータ44に動作可能に結合することができる。センサ42は、圧力センサ、流量センサ、温度センサ、化学組成センサ、速度(例えば、回転速度、線形速度)センサ、電気測定センサ(例えば、電圧、アンペア数、抵抗、キャパシタンス、インダクタンス)、レベル(例えば、流体レベル)センサ、リミットスイッチなどを含むことができる。アクチュエータ44は、バルブ、作動可能スイッチ(例えば、ソレノイド)、ポジショナ、加熱要素などを含むことができる。
【0027】
一人又は複数のユーザは、タッチスクリーン、ディスプレイ、キーボード、マウス、拡張現実/仮想現実システム、並びにタブレット、スマートフォン、ノートブックなどを含むことができる入力/出力(I/O)システム38を介して、制御システム36と接続することができる。ユーザは、所望の圧力、流量、温度、化合物Aと化合物Bとの比率(例えば、1:1)、アラーム閾値(例えば、タンク16、18内の化合物A、Bの閾値流体レベル)などを入力することができる。次いで、ユーザは、スプレーガンシステム28を介して噴霧することができ、制御システム36は、プロセッサ40を使用して、センサ42を介してシステム10の状態を感知し、ユーザ入力に基づいてアクチュエータ44を介してシステム10の様々なパラメータを調整するのに適した、メモリ38に記憶された1つ又は複数のプログラムを実行することができる。次いで、I/Oシステム38は、感知された条件のうちのいくつかのほか、調整されたパラメータを表示することができる。スプレー塗布システム10のいくつかの構成要素は、配分システム41に含まれてもよく、又はそれとインターフェースを取ることができる。配分システム41は、特定の比率(例えば、1:1)にて化合物A、Bを「配分」するか送達して、スプレー35を達成することができる。このようにして、使用者は、化合物A及びBなどの化学物質を混合及び噴霧して、断熱スプレー発泡体などの特定のコーティングを提供することができる。
【0028】
次に
図2を参照すると、この図は、配分システム41の内部に含まれる加熱システム34の一実施形態のブロック図である。図示の実施形態では、加熱システム34は、予熱器/熱交換器100、102、104、及び106を含むことができる。他の実施形態では、多かれ少なかれ予熱器を使用することができる。例えば、ポンプ(12、14)の上流の予熱器/熱交換器100、102は使用できず、従って予熱器104、106のみを使用する。同様に、ポンプ(12、14)の下流側の予熱器104、106は使用できず、従って、予熱器/熱交換器100、102のみを使用する。予熱器/熱交換器100、102、104、及び/又は106に操作自在に連結することができる加熱制御システム108も示されている。いくつかの実施形態では、加熱制御システム108を制御システム36に含めることができる。他の実施形態では、加熱制御システム108は、制御システム36から分離することができ、したがって、コード(code)又は命令を実行するのに適した1つ又は複数のプロセッサと、コード又は命令を記憶するのに適した記憶装置とを含むことができる。加熱制御システム108が制御システム36から分離されている実施形態では、加熱制御システム108は、制御システム36に通信可能及び/又は動作可能に結合することができる。いくつかの実施形態では、2つの入口及びそれぞれの出口を通して2つの流体を圧送するのに適した単一のポンプを使用することができることも理解されたい。
【0029】
動作中、加熱制御システム108は、タンク16、18の中又は上、流体導管(例えば、ホース)110、118の中又は上、ヒーター/熱交換器100、102、104、及び106の中又は上、及び/又はポンプ12、14の中又は上に配置されたセンサを介して温度を感知することができる。次いで、加熱制御システム108は、ヒーター/熱交換器100、102、104、及び/又は106の温度を調節して、所望の温度プロファイルを維持することができる。例えば、温度プロファイルは、昇温プロファイルとすることができ、安定状態に達するまで(例えば、50°F~200°Fの間で)熱が増加し、維持される。さらに、ヒーター/熱交換器100、102、104、及び/又は106の内部配線は、追加の温度センサとして使用することができる。例えば、各ヒーター/熱交換器100、102、104、及び/又は106の電気抵抗(例えば、オームで測定される)は、温度を測度することができる。すなわち、所定の抵抗に対して、温度を導出することができる。従って、ヒーター/熱交換器100、102、104、及び/又は106の各々の抵抗を冗長センサ(redundant sensor)として使用することができる。一次センサが故障した場合、抵抗は、加熱するために、又は、ヒーター/熱交換器100、102、104、及び/又は106をオフにするバックアップシステムとして使用することができる。ヒーター/熱交換器100、102、104、及び/又は106は、流体を加熱するためのより多くの表面積を提供することができ、流体通路の外部にあり、サービス又は交換を極めて容易にする。ヒーター/熱交換器100、102、104、及び/又は106は、カートリッジ・ヒーターよりも低い内部温度で作動するエッチングされたフォイル又は巻線型の加熱要素を利用することができ、従って、本質的により信頼性の高いものとすることができる。
【0030】
ここで
図3を参照すると、図は、ヒーター/熱交換器100、102、104、及び/又は106の実施形態を示す斜視図である。図示の実施形態では、ヒーターは、エッチングされたフォイル及び/又は巻線型の加熱要素を利用することができる上面加熱要素200を含む。電力が送達されると、加熱要素200は、次いで、入口210を介してヒーターに入る流体(例えば、化合物A、B)を加熱することができる熱を生成することができる。次に、出口212が示され、出口212は、加熱された流体を別の導管(例えば、ホース)に移送するために使用されるか、又はヒーターが「積み重ねられ」、例えば、別のヒーターの後にヒーターが直列又は並列に配置される場合に、別のヒーター100、102、104、及び/又は106に加熱された流体を直接移送するために使用される。注目すべきは、入口及び出口210、212を切り替えることができ、すなわち、入口210は出口になり得、出口212は次いで入口になり得るということである。入口210及び出口212は、マニホールド部材216に流体的に結合された側部部材214上に配置されて示されている。マニホールド部材216は、キャップ部材218に流体的に結合されるものとして示されている。使用時には、流体は、入口210に入り、種々の開口を通ってマニホールド部材216に入り、加熱要素200のような1つ又は複数の加熱要素を介して加熱される。次いで、流体は、キャップ部材218に当接し、マニホールド部材216内の他の導管を通って戻り、出口212を介して出ることができる。
【0031】
図4は、ヒーター/熱交換器100、102、104、及び/又は106の実施形態を示す分解斜視図である。図は、
図3に示されるような同様の要素を含むので、同様の要素は、同じ要素番号を有する。前の図のように、図示された実施形態は、エッチングされたフォイル及び/又は巻線型の加熱要素を利用することができる上面加熱要素200を含むヒーターを描いている。下面加熱要素250も示されており、これはまた、エッチングされたフォイル及び/又は巻線型の加熱要素を利用することができる。特定の実施形態では、加熱要素200、250は、米国ミネソタ州セントポールのMincoから入手可能なPolyimide Thermofoil(商標)フレキシブルヒーターを含むことができる。加熱要素200、250は、所望の時間周期(例えば、時間周波数)で加熱要素をオン及びオフにするパルス幅変調(PWM)等の技術によって加熱することができる。したがって、ヒーター/熱交換器100、102、104、及び/又は106は、材料の炭化、カラメル化(carmelization)、ヒーター又は内部表面への蓄積の可能性を最小化又は排除することができる。ヒーター/熱交換器100、102、104、及び/又は106は、ヒーターを点検又は交換するために流体経路を開く必要がない。ヒーター/熱交換器100、102、104、及び/又は106は、大面積の加熱及び多くの平行な通路により、流体のより正確な熱制御を提供する。抵抗加熱要素200、250が、交互に配置された抵抗領域(例えば、各加熱器のブランケット内の高及び低抵抗領域)を含むとき、各加熱器アセンブリの全熱出力は、各領域を個別に制御するか、又はそれらを各種直列/並列の電気的組み合わせで配線することによって、容易に調整することができる。これにより、各ヒーター100、102、104、及び/又は106を、利用可能な入力電源に合わせて調節することができる。これらの組立体ヒーターのヒーター/熱交換器100、102、104、及び/又は106の質量が小さいため、より迅速な加熱及び起動時間の低下を可能にすることができる。流体送達システムの低圧側で使用される場合、熱伝達速度をさらに改善し、ウォームアップ時間を減少させるために、ヒートシンク質量は、著しく減少させることができる。
【0032】
システム10は、第1成分の流体と第2成分の流体との混合物を噴霧するように構成されたスプレーガン28と、第1成分の流体を供給するように構成された第1成分の流体源16と、第2成分の流体を供給するように構成された第2成分の流体源18と、第1成分の流体に熱を供給するように構成された第1熱交換器100と、第2成分の流体に熱を供給するように構成された第2熱交換器102とを含むことができ、第1熱交換器100は、第1導管110に熱を供給することによって第1成分の流体に熱を供給するように構成され、第1導管110は、第1成分の流体源16とスプレーガン28との間にあり、第1導管110は、第1成分の流体源16と流体連通しており、システム10は、第1成分の流体と第2成分の流体とを混合するように構成されている。システム10は、さらに、第2熱交換器102が、先端を第2導管118に備えることによって第2成分の流体に熱を供給するように構成され、第2導管118は、第1成分の流体源16とスプレーガン28との間にあり、第2導管118は、第2成分の流体源18と流体連通するように構成できる。いくつかの実施形態では、システム10は、第1熱交換器100が第1導管110と熱的に連通し、第1導管110によって流体成分の流体から機械的に分離され、第2熱交換器102が第2導管118と熱的に連通し、第2導管118によって第2成分の流体から機械的に分離されるように構成することができる。いくつかの実施形態では、システム10は、第1熱交換器100及び第2熱交換器102が制御システム36によって独立して制御されるように構成することができる。いくつかの実施形態では、システム10は、制御システム36が第1ポンプ12、14及び第2ポンプ12、14を独立して制御するように構成されるようにすることができる。いくつかの実施形態では、システム10は、制御システム36が、第1ポンプ12、14のモータ制御器との電気通信によって第1ポンプ12、14を制御するように構成されるようにすることができ、制御システム36は、第2ポンプ12、14のモータ制御器29との電気通信によって第2ポンプ12、14を制御するように構成される。いくつかの実施形態では、システム10は、制御システム36が第1ポンプ12、14の滑り及び第2ポンプ12、14の滑りを検出するように構成されるようにすることができる。いくつかの実施形態では、システム10は、制御システム36が、第1成分の流体と第2成分の流体との比率を維持するように構成され、第1成分の流体と第2成分の流体との比率が、制御システム36のインターフェース(interface)において事前に設定されるようにすることができる。いくつかの実施形態では、システム10は、第1成分の流体と第2成分の流体との比率を、重量又は体積に基づいて選択的に維持することができるようにすることができる。いくつかの実施形態では、システム10は、第3熱交換器及び第4熱交換器を備えることができ、第1ポンプ12は、第1熱交換器100と第3熱交換器104との間にあり、第2ポンプ14は、第2熱交換器102と第4熱交換器106との間にある。いくつかの実施形態では、システム10は、第1熱交換器100及び第2熱交換器102が電気熱交換器であるようにすることができる。いくつかの実施形態では、システム10は、第1熱交換器100が、少なくとも1つの第1加熱要素と熱的に連通するエッチングされたフォイル又はワイヤ(wire)のうちの少なくとも1つを備え、第2熱交換器102が、少なくとも1つの第2加熱要素と熱的に連通するエッチングされたフォイル又はワイヤのうちの少なくとも1つを備えることができる。いくつかの実施形態では、システム10は、第1成分の流体成分がイソシアネートを含み、第2成分の流体成分がポリオール、難燃剤、発泡剤、アミン、金属触媒、又は界面活性剤のうちの少なくとも1つを含むようにすることができる。第1の又は任意の前の又は後続の実施形態は、2つ以上の流体ポンプ12、14、2つ以上の流体ポンプ12、14の第1成分の流体ポンプ12、14、2つ以上の流体ポンプ12、14の第2成分の流体ポンプ12、14を備えることができ、第1成分の流体ポンプ12及び第2成分の流体ポンプ14は、互いに機械的に結合されておらず、制御システム36は、第1成分の流体ポンプ12、14及び第2成分の流体ポンプ12、14に関する滑り率を導き出し、滑り率に基づいて第1成分の流体ポンプ12及び第2成分の流体ポンプ14を介して指定された流体比を送達するためにマスター-スレーブモータ制御を適用するように構成されたプロセッサ40を備える。いくつかの実施形態では、システム10は、滑り率が、第1成分の流体ポンプ12、14と第2成分の流体ポンプ12、14との間の滑りの差を有する滑り率差を含むことを提供することができる。いくつかの実施形態では、システム10は、プロセッサ40が、間接測定、直接測定、又はそれらの組合せを介して滑り率を導出するように構成されるようにすることができる。いくつかの実施形態では、システム10は、間接測定が流体圧力測定を含み、直接測定が流体流量測定を含むことを提供することができる。いくつかの実施形態では、システム10は、滑り率が滑り容積Qを含み、Q(t)=Pf×Ff×∫ΔP1/2dt、ここで、tはサンプル時間周期、Pf=実験的に測定されたポンプ係数、Pf=実験的に測定された流体係数、ΔP=Po-Pi、Po=出口圧力、及びPi=入口圧力であるようにすることができる。いくつかの実施形態では、システム10は、滑り率が、ゼロ流量の加圧状態における第1成分の流体ポンプ12及び第2成分の流体ポンプ14の変位を介して判定された滑り容積Qを含むことを提供することができる。いくつかの実施形態では、システム10は、プロセッサ40が、第1成分の流体ポンプ12、14の第1出口と、第2成分の流体ポンプ12、14の第2出口において同じ流体圧力を提供するようにマスター-スレーブモータ制御を適用するように構成されるようにすることができる。いくつかの実施形態では、システム10は、第1成分の流体ポンプ12、14が、発泡体35の分配ガンの第1ホース入口において第1ホースを介して発泡体35の分配ガンに流体的に接続されるように構成されることができ、第2成分の流体ポンプ12、14は、発泡体35の分配ガンの第2ホース入口において第2ホースを介して分配ガンの発泡体35に接続されるように構成されることができ、プロセッサ40は、第1ホースと第2ホースとの間、第1ホース入口と第2ホース入口との間、第1ホースと第2ホース入口との間、又はそれらの組み合わせにて等しい流体圧力を提供するようにマスター-スレーブモータ制御を適用するように構成されることができる。いくつかの実施形態では、システム10は、第1成分の流体ポンプ12、14を制御するように構成された第1モータ制御器27と、第2成分の流体ポンプ12、14を制御するように構成された第2モータ制御器29とを備えることができ、プロセッサ40は、マスター制御器として第1又は第2モータ制御器29の一方を選択し、スレーブ制御器として第2マスター制御器の他方を選択することによって、マスター-スレーブモータ制御を適用するように構成される。いくつかの実施形態では、システム10は、スレーブモータ制御器が、マスター制御器モータドライブのマスター速度に対して滑り率を計算に入れることによって、スレーブ制御器モータドライブのスレーブ速度を制御するように構成されることができる。いくつかの実施形態では、システム10は、スプレーガン28上又はその近傍に配置され、第1成分の流体を監視するように構成された第1圧力センサ42と、スプレーガン28上又はその近傍に配置され、第2成分の流体を監視するように構成された第2圧力センサ42と、第1圧力センサ42から第1信号を受信することと、第2圧力センサ42から第2信号を受信することと、第1成分の流体と第2成分の流体との間の流体圧力差を表す第1圧力センサ42と第2圧力センサ42との間の圧力差を導出することと、圧力差に基づいて1つ又は複数のポンプ12、14を制御して所望の圧力差を得ること、とを行うように構成されたプロセッサ40を備える制御システム36とを備えることができる。いくつかの実施形態では、システム10は、第1圧力センサ42がスプレーガン28の入口に配置されるように構成することができる。いくつかの実施形態では、システム10は、第1圧力センサ42が、1つ又は複数のポンプ12、14をスプレーガン28に流体的に連結するホース継手上又はホースのホース部分上に配置されるように構成することができる。いくつかの実施形態では、システム10は、第1圧力センサ42が1つ又は複数のポンプ12、14の出口に配置されるように構成することができる。いくつかの実施形態では、システム10は、スプレーガン28上又はその近傍に配置され、第1成分の流体の第1温度を監視するように構成された第1温度センサ42を含むことができる。いくつかの実施形態では、システム10は、プロセッサ40が、導出に第1温度を含めることによって流体圧力差を導出するように構成されるようにすることができる。いくつかの実施形態では、システム10は、プロセッサ40が、導出に第1温度を含めるときに理想気体の法則を適用するように構成されることができる。いくつかの実施形態では、システム10は、プロセッサ40が、第1温度に基づいて第1成分の流体を加熱して、所望の圧力差を得るように構成されることを提供することができる。いくつかの実施形態では、システム10は、スプレーガン28上又はその近傍に配置され、第2成分の流体の第2温度を監視するように構成された第2温度センサ42を含むことができる。いくつかの実施形態では、システム10は、プロセッサ40が、第1温度及び第2温度を導出に含めることによって流体圧力差を導出するように構成されるようにすることができる。
【0033】
図5は、マニホールドアセンブリ部材216の実施形態の更なる詳細を示す斜視図である。例えば、複数の平行な導管300が示されており、それを通して流体(例えば、化合物A又はB)が部材216を通って流れ、加熱要素200、250を介して加熱され得る。また、要素200、250のような加熱要素は、マニホールドアセンブリ部材216の上面及び下面に加えて、マニホールドアセンブリ部材216の側部に配置することができることに留意されたい。また、複数の加熱要素をマニホールドアセンブリ部材216の上面及び下面に配置することができることに留意されたい。すなわち、上面領域は2つ以上の加熱要素を含むことができ、底面領域は2つ以上の加熱要素を含むことができ、側部はそれぞれ2つ以上の加熱要素を含むことができ、以下同様である。複数の加熱要素を使用すると、マニホールドアセンブリ部材216を介して流体をより均等に加熱するために、異なる温度を提供する複数の領域を備えた領域の制御を提供することができる。
【0034】
図6は、平行な導管300の2列を示す、マニホールドアセンブリ部材216の一実施形態の正面(又は背面)図である。より具体的には、上側の列350及び下側の列352が示されている。図示の実施形態では、各列は、同じ数の開口部(例えば、22個の導管300)を含む。他の実施形態では、3つ以上の列、又は単一の列を設けることができ、1列当たり22個を超える導管又は22個未満の導管を有する。図示の実施形態では、導管300は、互いに平行であり、マニホールドアセンブリ部材216を完全に横切ることができる。入口210は、上側の列350に流体的に連結することができ、キャップ部材は、上側の列350から下側の列352に流体を分流して出口212を介してヒーター/熱交換器100、102、104、及び/又は106から出るように、1つ又は複数のチャネルを含むことができる。
【0035】
図7は、上側の列350導管から下側の列352導管内に流体を移動させるために使用することができるキャップ部材218内のチャネル400を示す、ヒーター/熱交換器100、102、104、及び/又は106の一実施形態の分解斜視図である。
図8は、上側の列350の導管から下側の列352の導管に流体を移動させるために使用することができるチャネル400の更なる詳細を有するキャップ部材218の実施形態を示す正面図である。
図9は、部材214の実施形態を示す背面図であり、チャネル500に流体的に結合された入口210と、チャネル502に流体的に結合された出口212とを示す。流体は、チャネル500を介して上側の列350の導管に流れ、下側の列352の導管を介して戻り、チャネル502に入り、次いで出口212に入ることができる。したがって、製造方法は、図示及び説明される特徴(例えば、導管、チャネル)を有する製造部材214、216、218を含むことができる。制御プロセスは、PID技術を使用して温度設定点を設定し、次いで加熱要素、例えば要素200、250を加熱することによって所望の温度を維持することを含むことができる。
【0036】
第1の実施形態において、システムが提供され、前記システムは、第1成分の流体と第2成分の流体との混合物を噴霧するように構成されたスプレーガンと、第1成分の流体を供給するように構成された第1成分の流体源と、第2成分の流体を供給するように構成された第2成分の流体源と、第1成分の流体に熱を供給するように構成された第1熱交換器と、第2成分の流体に熱を供給するように構成された第2熱交換器と、を備え、第1熱交換器は、第1導管に熱を供給することによって第1成分の流体に熱を供給するように構成され、第1導管は、第1成分の流体源と前記スプレーガンとの間にあり、第1導管は、第1成分の流体源と流体連通しており、システムは、第1成分の流体と第2成分の流体とを混合する。
【0037】
第1の実施形態は、更に、第2熱交換器が、先端を第2導管に備えることによって第2成分の流体に熱を供給するように構成され、第2導管が、第1成分の流体源とスプレーガンとの間にあり、第2導管が、第2成分の流体源と流体連通しているようにすることができる。
【0038】
第1の実施形態又はこれに続く実施形態は、さらに、第1熱交換器が第1導管と熱的に連通し、第1導管によって流体成分の流体から機械的に分離され、第2熱交換器が第2導管と熱的に連通し、第2導管によって第2成分の流体から機械的に分離されるようにすることができる。
【0039】
第1の実施形態又は前の実施形態又は後続の実施形態は、第1熱交換器及び第2熱交換器が制御システムによって独立して制御されるようにすることができる。
【0040】
第1の実施形態又は前後の実施形態は、さらに、制御システムが第1ポンプ及び第2ポンプを独立して制御するように構成されるようにすることができる。
【0041】
第1の実施形態又は前後の実施形態は、制御システムが、第1ポンプモータ制御器との電気通信によって第1ポンプを制御するように構成され、制御システムは、第2ポンプモータ制御器との電気通信によって第2ポンプを制御するように構成されるようにすることができる。
【0042】
第1の実施形態又は前後の実施形態は、制御システムが第1ポンプの滑り及び第2ポンプの滑りを検出するように構成されるようにすることができる。
【0043】
第1の又は任意の前後の実施形態は、制御システムが、第1成分の流体と第2成分の流体との比を維持するように構成され、第1成分の流体と第2成分の流体との比が、制御システムのインターフェースにおいて事前に設定されるようにすることができる。
【0044】
第1又は任意の先の又は後続の実施形態は、第1成分の流体と第2成分の流体との比を、重量又は体積に基づいて選択的に維持することができるようにすることができる。
【0045】
第1の実施形態又はその後続の実施形態のいずれかは、第3熱交換器及び第4熱交換器をさらに備えることができ、第1ポンプは、第1及び第3熱交換器の間にあり、第2ポンプは、第2及び第4熱交換器の間にある。
【0046】
第1の実施形態又はその前後の実施形態は、更に、第1熱交換器及び第2熱交換器が電気熱交換器であるように構成することができる。
【0047】
第1又はその前後の実施形態は、更に、第1熱交換器が、少なくとも1つの第1加熱要素と熱的に連通するエッチングされたフォイル又はワイヤのうちの少なくとも1つを備え、第2熱交換器が、少なくとも1つの第2加熱要素と熱的に連通するエッチングされたフォイル又はワイヤのうちの少なくとも1つを備えるようにすることができる。
【0048】
第1又は任意の前の又は後続の実施形態は、第1成分の流体成分がイソシアネートを含み、第2成分の流体成分がポリオール、難燃剤、発泡剤、アミン、金属触媒、又は界面活性剤のうちの少なくとも1つを含むようにすることができる。
【0049】
第1又はその後続の実施形態は、2つ以上の流体ポンプ、2つ以上の流体ポンプのうちの第1成分の流体ポンプ、2つ以上の流体ポンプのうちの第2成分の流体ポンプを含むことができ、第1及び第2成分の流体ポンプは、互いに機械的に結合されず;第1成分の流体ポンプ及び第2成分の流体ポンプの滑り率を導出して;滑り率に基づいて、第1及び第2成分の流体ポンプを介して特定の流体比を送出するようにマスター-スレーブモータ制御を適用するように構成されたプロセッサとを含む制御システムを含む。
【0050】
第1又は任意の前の又は後続の実施形態は、滑り率が、第1成分の流体ポンプと第2成分の流体ポンプとの間の滑りの差を有する滑り率差を含むようにすることができる。
【0051】
第1又は任意の前又は後続の実施形態は、更に、プロセッサが、間接測定、直接測定、又はそれらの組み合わせを介して滑り率を導出するように構成されるようにすることができる。
【0052】
第1の実施形態又は任意の前の実施形態又は後続の実施形態は、更に、間接測定が流体圧力測定を含み、直接測定が流体流量測定を含むようにすることができる。
【0053】
第1又はその後続の実施形態は、更に、滑り率が、Q(t)=Pf×Ff×∫ΔP1/2dt、にて滑り容積Qを含むようにすることができ、ここで、tは、サンプル時間周期を含み、実験的に測定されたPf=ポンプ係数、実験的に測定されたFf=流体係数、ΔR=Po-Pi、Po=出口圧力、及びPi=入口圧力である。
【0054】
第1の実施形態又はその後続の実施形態は、更に、滑り率が、ゼロ流量の加圧状態での第1及び第2成分の流体ポンプの変位を介して決定される滑り容積Qを含むようにすることができる。
【0055】
第1の実施形態又はその後続の実施形態は、プロセッサが、第1成分の流体ポンプの第1出口及び第2成分の流体ポンプの第2出口において同じ流体圧力を提供するようにマスター-スレーブモータ制御を適用するように構成されるようにすることができる。
【0056】
第1の又は任意の前の又は後続の実施形態は、第1成分の流体ポンプが、発泡体分配ガンの第1ホース入口において第1ホースを介して発泡体分配ガンに流体的に接続されるように構成され、第2成分の流体ポンプが、発泡体分配ガンの第2ホース入口において第2ホースを介して発泡体分配ガンに接続されるように構成され、プロセッサが、第1ホースと第2ホースとの間、第1ホースと第2ホース入口との間、第1ホースと第2ホース入口との間、第2ホースと第1ホース入口との間、又はそれらの組合せに対して、等しい流体圧力を与えるようにマスター-スレーブモータ制御を適用するようにすることができる。
【0057】
第1又は任意の前の又は後続の実施形態は、第1成分の流体ポンプを制御するように構成された第1モータ制御器と、第2成分の流体ポンプを制御するように構成された第2モータ制御器とをさらに備えることができ、プロセッサは、第1又は第2モータ制御器のうちの一方をマスター制御器として選択し、第1モータ制御器又は第2モータ制御器のうちの他方をスレーブ制御器として選択することによって、マスター-スレーブモータ制御を適用するように構成される。
【0058】
第1又は任意の前の又は後続の実施形態は、更に、スレーブモータ制御器が、マスター制御器モータドライブのマスター速度に対して滑り率を計算に入れることによってスレーブ制御器モータドライブのスレーブ速度を制御するように構成されるようにすることができる。
【0059】
第1又は任意の前の又は後続の実施形態は、スプレーガン上又はその近傍に配置され、第1成分の流体を監視するように構成された第1圧力センサと、スプレーガン上又はその近傍に配置され、第2成分の流体を監視するように構成された第2圧力センサと、第1圧力センサから第1信号を受信することと、第2圧力センサから第2信号を受信することと、第1成分の流体と第2成分の流体との間の流体圧力差を表す第1圧力センサと第2圧力センサとの間の圧力差を導出することと、圧力差に基づいて1つ又は複数のポンプを制御して所望の圧力差を得ること、とを行うように構成されたプロセッサを備える制御システムをさらに備えることができる。
【0060】
第1又は任意の前の又は後続の実施形態は、更に、第1圧力センサがスプレーガンの入口に配置されるように構成することができる。
【0061】
第1又は任意の前の又は後続の実施形態は、更に、第1圧力センサが、1つ又は複数のポンプをスプレーガンに流体的に連結するホース継手上又はホースのホース部分上に配置されるように構成することができる。
【0062】
第1又は任意の前の又は後続の実施形態は、更に、第1圧力センサが、1つ又は複数の複数のポンプの出口上に配置されるように構成することができる。
【0063】
第1又は任意の前の又は後続の実施形態は、更に、スプレーガン上又はその近傍に配置され、第1成分の流体の第1温度を監視するように構成された第1温度センサをさらに含むことができる。
【0064】
第1又は任意の前の又は後続の実施形態は、更に、プロセッサが、導出に第1温度を含めることによって流体圧力差を導出するように構成されるようにすることができる。
【0065】
第1の実施形態又は任意の前の実施形態又は後続の実施形態は、更に、第1温度を導出に含めるときに理想気体の法則を適用するように構成されるようにすることができる。
【0066】
第1又は任意の前の又は後続の実施形態は、更に、プロセッサが、第1温度に基づいて第1成分の流体を加熱して所望の圧力差を得るように構成されるようにすることができる。
【0067】
第1又は任意の前の又は後続の実施形態は、更に、スプレーガン上又はその近傍に配置され、第2成分の流体の第2温度を監視するように構成された第2温度センサをさらに含むことができる。
【0068】
第1又は任意の前又は後続の実施形態は、プロセッサが、第1及び第2温度を導出に含めることによって流体圧力差を導出するように構成されるようにすることができる。
【0069】
本明細書は、最良の形態を含む本発明を開示するための実施例を使用し、また、任意のデバイス又はシステムを作製及び使用すること、並びに任意の組み込まれた技術を実施することを含む、任意の当業者が本発明を実施することを可能にする。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者に想起される他の例を含むことができる。そのような他の実施例は、それらが特許請求の範囲の文言と異ならない構造要素を有する場合、又はそれらが特許請求の範囲の文言と実質的に相違しない同等の構造要素を含む場合、特許請求の範囲内にあることが意図される。
【国際調査報告】